Phương pháp giải Bài Tập Tìm CTPT HCHC

Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
BÀI TOÁN LẬP CTPT HYDROCACBON
I Phương pháp khối lượng hay % khối lượng.
1) Phương pháp giải :
Bước 1 : Tìm M
A
: tùy theo giả thiết đề bài cho mà sử dụng các cách tính sau để tìm M
A
. Tìm M
A
dựa trên các
khái niệm cơ bản,các định luật cơ bản. Có nhiều cách để tìm khối lượng phân tử, tùy từng giả thiết đề bài cho
mà dùng cách tính thích hợp.
1, Dựa vào khối lượng riêng D
A
(đktc)
=>M
A
= 22,4 . D
A
với D
A
đơn vị g/l
2, Dựa vào tỉ khối hơi của chất hữu cơ A
M
A
= M
B
. d
A/B
M

A
= 29 . D
A/KK
3, Dựa vào khối lượng (mA) của một thể tích VA khí A ở đktc
M
A
= (22,4 . m
A
)/V
A
m
A
: khối lượng khí A chiếm thể tích V
A
ở đktc
4, Dựa vào định luật Avogadro:
Định luật : Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, mọi thể tích khí bằng nhau đều chứa cùng một số phân tử khí.
Bước 2 : Đặt CTPT chất A: C
X
H
Y
Xác định thành phần các nguyên tố trong hydrocacbon.
Cách 1 : Dùng khi đề bài
-
Không cho khối lượng hydrocacbon đem đốt cháy
-
Tính được m
C
, m
H

từ m
CO2
, m
H2O

*Tính khối lượng các nguyên tố có trong A và m
A
(g) chất A.
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
-
=> CTTN : (C
α
H
β
)
n
-Xác định n: biện luận từ CTTN để suy ra CTPT đúng của A :
y≤ 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ≥ 1, nguyên dương.
=>Từ đó xác định được CTPT đúng của chất hữu cơ A.
Lưu ý: Khi bài toán yêu cầu xác định CTĐG nhất của chất hữu cơ A (hay CTN của A) hoặc khi đề không cho
dữ kiện để tìm M
A
thì ta làm theo cách trên.
2) Các ví dụ :
Ví dụ 1:Một hydrocacbon A có thành phần nguyên tố: %C = 84,21; %H = 15,79; Tỉ khối hơi
đối với không khí bằng d
A/KK
= 3,93. Xác định CTPT của A
Giải :
Bước 1 : Tính M

A
:
Biết d
A/KK
=> M
A
= M
KK
. d
A/KK
= 29.3,93 = 114
Bước 2 : Đặt A : C
X
H
Y
=> m
A
= m
H
+ mC
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
Suy ra CTPT A : C
8
H
18
Ví dụ 2 :Một hydrocacbon A ở thể khí có thể tích gấp 4 lần thể tích của lưu huỳnh đioxit có
khối lượng tương đương trong cùng điều kiện. Sản phẩm cháy của A dẫn qua bình đựng nước
vôi trong dư thì có 1g kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 0,8g. Tìm CTPT A.
Giải :
*Tìm M

A
:
1VA = 4VSO
2
(ở cùng điều kiện)
=>nA = 4nSO
2
Cách 1 : giải theo phương pháp khối lượng hay % khối lượng :
Đặt A : C
X
H
Y
Bình đựng Ca(OH)
2
hấp thụ CO
2
và H
2
O
Ca(OH)
2
+ CO
2
=> CaCO
3
↓ + H
2
O
m↓ = mCaCO3 = 1g
nCO

2
= nCaCO
3
= 1/100 = 0,01mol
=>nC = nCO
2
= 0,01 mol => mC = 12.0,01 = 0,12g
mCO
2
= 0,01.44 = 0,44g
∆m
binh
= mCO
2
+ mH
2
O
=>mH
2
O = 0,8-0,44 = 0,36g
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
Vậy CTPT của A : CH
4
Cách 2 : Biện luận dựa vào điều kiện y ≤ 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ≥ 1, nguyên => x = 1 và y = 4 =>
CTPT A.
2.Phương pháp dựa vào phản ứng cháy :
Dấu hiệu nhận biết bài toán dạng này : đề bài đốt cháy một chất hữu cơ có đề cập đến khối lượng chất đem đốt
hoặc khối lượng các chất sản phẩm (CO
2
, H

2
O) một cách trực tiếp hoặc gián tiếp (tức tìm được khối lượng CO
2
,
H
2
O sau một phản ứng trung gian).
1) Phương pháp giải:
Bước 1 : Tính M
A
Bước 2 : Đặt A : C
X
H
Y
*Viết phương trình phản ứng cháy.
Từ đó suy ra CTPT A
Một số lưu ý :
1)Nếu đề bài cho : oxi hóa hoàn toàn một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hoàn toàn chất
hữu cơ A thành CO
2
và H
2
O.2)Oxi hóa chất hữu cơ A bằng CuO thì khối lượng oxi tham gia
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
phản ứng đúng bằng độ giảm khối lượng a(g) của bình đựng CuO sau phản ứng oxi hóa. Thông
thường trong bài toán cho lượng oxi tham gia phản ứng cháy, để tìm khối lượng chất hữu cơ A
nên chú ý đến định luật bảo toàn khối lượng
mA + a = mCO
2
+ mH

2
O
3)Sản phẩm cháy (CO
2
, H
2
O) thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng.
4)Bình đựng CaCl
2
(khan), CuSO
4
(khan), H
2
SO
4
đặc, P
2
O
5
, dung dịch kiềm,…hấp thụ nước.
Bình đựng các dung dịch kiềm…hấp thụ CO
2
.
Bình đựng P trắng hấp thụ O
2
.
5)Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ.
6)Nếu bài toán cho CO
2
phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xác

định chính xác lượng CO
2
.
7)Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ với oxi nên để oxi lại cân bằng sau từ
vế sau đến vế trước. Các nguyên tố còn lại nên cân bằng trước, từ vế trước ra vế sau phương
trình phản ứng.
2) Bài tập ví dụ :
Ví dụ 1 :Đốt cháy hoàn toàn 0,58g một hydrocacbon A được 1,76g CO
2
và 0,9g H
2
O. Biết A có
khối lượng riêng D
A
≈2,59g/l. Tìm CTPT A
Tóm tắt :
0,58g X + O
2
→ (1,76g CO
2
; 0,9g H
2
O)
DA 2,59g/l. Tìm CTPT A ?
GIẢI :
*Tìm M
A
:
Biết D
A

=> M
A
= 22,4.2,59 = 58
*Viết phương trình phản ứng cháy, lập tỉ lệ để tìm x,y.
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
=>x = 4
y = 10
Vậy CTPT A : C
4
H
10
Ví dụ 2 : Khi đốt cháy hoàn toàn 0,42g một hydrocacbon X thu toàn bộ sản phẩm qua bình 1
đựng H
2
SO
4
đặc, bình 2 đựng KOH dư. Kết quả, bình 1 tăng 0,54g; bình 2 tăng 1,32g. Biết rằng
khi hóa hơi 0,42g X chiếm thể tích bằng thể tích của 1,192g O
2
ở cùng điều kiện. Tìm CTPT
của X.
Tóm tắt đề :
Tìm CTPT X ?
GIẢI :
*Tính M
X
:
0,42g X có V
X
= V

O2
của 0,192g O
2
(cùng điều kiện)
Ta có :
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk

Đề bài cho khối lượng CO
2
, H
2
O gián tiếp qua các phản ứng trung gian ta phải tìm khối lượng CO
2
, H
2
O
*Tìm m
CO2
, m
H2O
:
-Bình 1 đựng dd H
2
SO
4đ
sẽ hấp thụ H
2
O do đó độ tăng khối lượng bình 1 chính là khối lượng của H2O :
∆m
1

= mH
2
O = 0,54g (2)
-Bình 2 đựng dd KOH dư sẽ hấp thụ CO
2
do đó độ tăng khối lượng bình 2 chính là khối lượng của CO
2
:
∆m
2
= mCO
2
= 1,32g (3)
=>x = 5
y = 10
Vậy CTPT X : C
5
H
10
(M = 70đvC)
Phương pháp thể tích (phương pháp khí nhiên kế):
Phạm vi ứng dụng : Dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở thể khí hay ở thể lỏng dễ bay hơi.
Cơ sở khoa học của phương pháp : Trong một phương trình phản ứng có các chất khí tham gia và tạo thành (ở
cùng điểu kiện nhiệt độ, áp suất) hệ số đặt trước công thức của các chất không những cho biết tỉ lệ số mol mà
còn cho biết tỉ lệ thể tích của chúng.
Phương pháp giải
Bước 1 : Tính thể tích các khí V
A
, V
O2

, V
CO2
, V
H2O
(hơi)…
Bước 2 : Viết và cân bằng phương trình phản ứng cháy của hydrocacbon A dưới dạng CTTQ C
X
H
Y
Bước 3 : Lập các tỉ lệ thể tích để tính x,y
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
Cách khác : Sau khi thực hiện bước 1 có thể làm theo cách khác:
-Lập tỉ lệ thể tích V
A
: V
B
: V
CO2
: V
H2O
rồi đưa về tỉ lệ số nguyên tối giản m:n:p:q.
-Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ A dưới dạng:
mC
X
H
Y
+ nCO
2
=>pCO
2

+ qH
2
O
-Dùng định luật bảo toàn nguyên tố để cân bằng phương trình phản ứng cháy sẽ tìm được x và y => CTPT A
* Một số lưu ý :
-Nếu V
CO2
: V
H2O
= 1 : 1 => C : H = n
C
: n
H
= 1 : 2-Nếu đề toán cho oxi ban đầu dư thì sau khi
bật tia lửa điện và làm lạnh (ngưng tụ hơi nước) thì trong khí nhiên kế có CO
2
và O
2
còn dư. Bài
toán lý luận theo C
X
H
Y
.
-Nếu đề toán cho VC
x
Hy = V
O2
thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh thì trong khí nhiên kế có
CO

2
và C
X
H
Y
dư. Bài toán luận theo oxi.
-Khi đốt cháy hay oxi hóa hoàn toàn một hydrocacbon mà giả thiết không xác định rõ sản
phẩm, thì các nguyên tố trong hydrocacbon sẽ chuyển thành oxit bền tương ứng trừ:
N
2
→ khí N
2
Halogen→khí X
2
hay HX (tùy bài)
Bài tập ví dụ
Ví dụ:Trộn 0,51 lit hỗn hợp C gồm hydrocacbon A và CO
2
với 2,5 lit O
2
rồi cho vào khí nhiên
kế đốt cháy thì thu được 3,4 lit khí, làm lạnh chỉ còn 1,8 lit. Cho hỗn hợp qua tiếp dung dịch
KOH (đặc) chỉ còn 0,5 lit khí. Các V khí đo cùng điều kiện. Tìm CTPT của hydrocacbon A.
Tóm tắt đề :
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk

Phương pháp giá trị trung bình (xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ
trong hỗn hợp):
Là phương pháp chuyển hỗn hợp nhiều giá trị về một giá trị tương đương, nhiều chất về một chất tương
đương.

v Đặc điểm:
Phương pháp giá trị trung bình được dùng nhiều trong hóa hữu cơ khi giải bài toán về các chất cùng dãy đồng
đẳng. Một phần bản chất của giá trị trung bình được đề cập đến ở việc tính phần trăm đơn vị và khối lượng hỗn
hợp khí trong bài toán tỉ khối hơi ở chương đầu lớp 10. Do đó, học sinh dễ dàng lĩnh hội phương pháp này để
xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp.
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
Phương pháp khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp ( )
Chất tương đương có khối lượng mol phân tử là khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp.
Các bước giải :
Bước cơ bản : Xác định CTTQ của hai chất hữu cơ A, B
Bước 1 : Xác định CTTB của hai chất hữu cơ A, B trong hỗn hợp
Bước 2 : Tìm qua các công thức sau :

Bước 3 : Biện luận tìm M
A
, M
B
hợp lý => CTPT đúng của A và B
Phạm vi ứng dụng: sử dụng có lợi nhiều đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng
Phương pháp CTPT trung bình của hỗn hợp:
v Phạm vi ứng dụng : Khi có hỗn hợp gồm nhiều chất, cùng tác dụng với một chất khác mà phương
trình phản ứng tương tự nhau (sản phẩm, tỉ lệ mol giữa nguyên liệu và sản phẩm, hiệu suất, phản ứng tương tự
nhau), có thể thay thế hỗn hợp bằng một chất tương đương, có số mol bằng tổng số mol của hỗn hợp. Công thức
của chất tương đương gọi là CTPT trung bình.
v Phương pháp giải :
v Một số lưu ý:
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
1)Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B là đồng đẳng liên tiếp thì : m = n + 1 (ở đây n, m là số C
trong phân tử A, B).
2)Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B hơn kém nhau k nguyên tử C thì m = n + k.

3)Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B cách nhau k nguyên tử C thì : m = n + (k+1).
4)Nếu bài cho anken, ankin thì n, m ≥ 2.
5)Nếu bài toán cho A, B là hydrocacbon ở thể khí trong điều kiện thường (hay điều kiện tiêu
chuẩn) thì n, m ≤ 4.
v Bài toán ví dụ :
Đốt cháy hoàn toàn 19,2gam hỗn hợp 2 ankan liên tiếp thu được 14,56 lit CO
2
(ở O
0
C, 2 atm).
Tìm CTPT 2 ankan.
GIẢI :
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk

nCO
2
= an + bm = 1,3 (1)
m
hh
= (14n + 2)a + (14m + 2)b = 19,2
14(bm + an) + 2(a+b) = 19,2 (2)
Từ (1), (2) suy ra : a + b = 0,5 = n
hh
= m
hh
/n
hh
= 19,2/0,5 = 38,4
M
A

< 38,5 < M
B
= M
A
+ 14
Vậy A: C
2
H
6
và B:C
3
H
8
Phương pháp biện luận
Dựa vào giới hạn xác định CTPT của một hydrocacbon:
Khi số phương trình đại số thiết lập được ít hơn số cần tìm, có thể biện luận dựa vào giới hạn:
C
X
H
Y
thì: y ≤ 2x + 2; y chẵn, nguyên dương; x ≥ 1, nguyên.
Nếu không biện luận được hay biện luận khó khăn có thể dùng bảng giá trị số để tìm kết quả.
Điều kiện biện luận chủ yếu của loại toán này là: hóa trị các nguyên tố. Phương pháp biện luận trình bày ở trên
có thể áp dụng để xác định CTPT của một chất hoặc nếu nằm trong 1 hỗn hợp thì phải biết CTPT của chất kia.
Biện luận theo phương pháp ghép ẩn số để xác định CTPT của một hydrocacbon:
a)Các bước cơ bản:
Bước 1 : Đặt số mol các chất trong hỗn hợp là ẩn số.
Bước 2 : Ứng với mỗi dữ kiện của bài toán ta lập một phương trình toán học.
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
Bước 3 : Sau đó ghép các ẩn số lại rút ra hệ phương trình toán học. Chẳng hạn:

a + b = P (với a, b là số mol 2 chất thành phần)
an + bm = Q (với n, m là số C của 2 hydrocacbon thành phần)
Bước 4 : Để có thể xác định m, n rồi suy ra CTPT các chất hữu cơ thành phần, có thể áp dụng tính chất bất
đẳng thức:
Giả sử : n < m thì n(x + y) < nx + my < m(x + y)

Hoặc từ mối liên hệ n,m lập bảng giá trị số biện luận.
Nếu A, B thuộc hai dãy đồng đẳng khác nhau ta phải tìm x, y rồi thế vào phương trình nx + my = Q để xác định
m,n CTPT.
Một số phương pháp biện luận xác định dãy đồng đẳng và CTPT hydrocacbon:
v Cách 1 : Dựa vào phản ứng cháy của hydrocacbon, so sánh số mol CO
2
và số mol H
2
O. Nếu đốt 1
hydrocacbon (A) mà tìm được :
v Cách 2 : Dựa vào CTTQ của hydrocacbon A :
• Bước 1 : Đặt CTTQ của hydrocacbon là :
C
n
H
2n+2-2k
(ở đây k là số liên kết љ hoặc dạng mạch vòng hoặc cả 2 trong CTCT A).
Điều kiện k ≥ 0, nguyên. Nếu xác định được k thì xác định được dãy đồng đẳng của A.
- k = 0 A thuộc dãy đồng đẳng ankan
- k = 1 A thuộc dãy đồng đẳng anken
- k = 2 A thuộc dãy đồng đẳng ankin hay ankadien
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk
Để chứng minh hai ankan A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt A : C
n

H
2n+2-2k
; B : C
m
H
2m+2-2k’
. Nếu tìm được k
= k’ thì A, B cùng dãy đồng đẳng.
• Bước 2 : Sau khi biết được A, B thuộc cùng dã đồng đẳng, ta đặt CTTQ của A là C
x
H
y
. Vì B là đồng
đẳng của A; B hơn A n nhóm –CH
2
- thì CTTQ của B : C
x
H
y
(CH
2
)
n
hay C
x+n
H
y+2n
.
• Bước 3 : Dựa vào phương trình phản ứng cháy của A, B, dựa vào lượng CO
2

, H
2
O, O
2
hoặc số mol hỗn
hợp thiết lập hệ phương trình toán học, rồi giải suy ra x, y, n → Xác định được CTPT A, B.
v Cách 3 : Dựa vào khái niệm dãy đồng đẳng rút ra nhận xét :
- Các chất đồng đẳng kế tiếp nhau có khối lượng phân tử lập thành một cấp số cộng công sai d = 14.
- Có một dãy n số hạng M
1
, M
2
…., M
n
lập thành một cấp số cộng công sai d thì ta có
+ Số hạng cuối Mn = M
1
+ (n-1)d
+ Tổng số hạng
+ Tìm M
1
,…, M
n
suy ra các chất
Trong một bài toán thường phải kết hợp nhiều phương pháp.
Ví dụ :
Đốt cháy một hỗn hợp gồm 2 hydrocacbon A, B (có M hơn kém nhau 28gam) thì thu được 0,3
mol CO
2
và 0,5 mol H

2
O. Tìm CTPT & tên A, B
GIẢI :
Hydrocacbon A, B có M hơn kém nhau 28g A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng.
Cách 1 :
Nguyễn Ngọc Thống trường THCS Nguyễn Thị Minh Khai Krông Păk